| 4,4'-metyleenidifenyylidi-isosyanaatti | |
|---|---|
| | |
| Kenraali | |
| Systemaattinen nimi |
1-isosyano-4-[(4-isosyanofenyyli)metyyli]bentseeni |
| Lyhenteet | MDI, MDI |
| Perinteiset nimet | Puhdas MDI, monomeerinen MDI |
| Chem. kaava | C15H10N2O2 _ _ _ _ _ _ _ |
| Fyysiset ominaisuudet | |
| Osavaltio | värittömiä tai hieman kellertäviä kiteitä |
| Moolimassa | 250,25 g/ mol |
| Tiheys | 1,230 g/cm³ |
| Lämpöominaisuudet | |
| Lämpötila | |
| • sulaminen | 40 °C |
| • kiehuva | 190 °C |
| • vilkkuu | 390±1℉ [1] |
| Höyryn paine | 5,0E-6 ± 1,0E-6 mmHg [yksi] |
| Luokitus | |
| Reg. CAS-numero | 101-68-8 |
| PubChem | 7570 |
| Reg. EINECS-numero | 247-714-0 ja 202-966-0 |
| Hymyilee | O=C=N\c1ccc(cc1)Cc2ccc(\N=C=O)cc2 |
| InChI | InChI = 1S/C15H10N2O2/c18-10-16-14-5-1-12(2-6-14)9-13-3-7-15(8-4-13)17-11-19/h1- 8H, 9H2UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N |
| RTECS | NQ9350000 |
| CHEBI | 53218 |
| ChemSpider | 7289 |
| Turvallisuus | |
| Rajoita keskittymistä | 0,5 mg/m³ |
| Myrkyllisyys | korkea (suhteessa TDI:hen matala), vaaraluokka 2 (haitalliset aineet GOST 12.1.007-76) - erittäin vaarallinen, MPC r.z. = 0,5 mg/m³ |
| Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita. | |
| Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa | |
Metyleenidifenyylidi -isosyanaatti ( difenyylimetaanidi-isosyanaatti, MDI ) on aromaattinen di- isosyanaatti , joka esiintyy kolmena isomeerinä : 2,2'-MDI, 2,4'-MDI ja 4,4'-MDI, mutta 4,4'-isomeeri on eniten käytetty. Tämä isomeeri tunnetaan myös nimellä puhdas MDI (monomeerinen MDI, MMDI, puhdas MDI, MMDI). Synonyymit: 4,4'-di-isosyanaattidifenyylimetaani, metyleeni-bis-(4-fenyyli-isosyanaatti).
MDI yhdessä polyolin kanssa on polyuretaanien valmistuksen raaka-aine . MDI-tuotannon osuus maailman isosyanaattimarkkinoista oli noin 60 % helmikuussa 2011. [2]
Useita MDI-tyyppejä käytetään kaupallisesti, mukaan lukien puhdas MDI (perus - 98 % 4,4'-MDI), [2] raaka MDI ( polymeerinen MDI, PMDI, raaka-MDI, PMDI). Nimi "polymer MDI" ei ole aivan totta. PMDI ei ole polymeeri. Raaka MDI on seos tuotteita, jotka sisältävät tyypillisesti 55 % MDI:tä (2,4' ja 4,4' isomeerit), 25 % tri-isosyanaatteja ja 20 % polyisosyanaatteja. [3] Venäjällä raaka-MDI:tä kutsutaan polyisosyanaattiksi, PIC :ksi , "komponentiksi B".
Monomeerinen MDI on vaaleankeltainen kiinteä aine, jonka sulamispiste on 37-38 °C. Raaka MDI on yleensä keltaisesta ruskeaan nestettä, jolla on ominainen ummehtunut haju.
Helmikuussa 2011 maailman inhalaatiosumutteiden tuotantokapasiteetti on 5,8 miljoonaa tonnia vuodessa. [2] Suurimmat valmistajat ovat BASF , Bayer , Huntsman , Dow , Mitsui Chemicals , Nippon Polyurethanes ja Yantai Wanhua sekä BorsodChem (joka on ollut osa Yantai Wanhuaa vuoden 2011 alusta [1] (eng.) ). Kaikki suuret inhalaatiosumutteiden valmistajat ovat jäseniä International Isocyanate Institutessa , jonka tavoitteena on edistää MDI:n ja TDI:n turvallista käsittelyä työpaikalla, yhteisössä ja ympäristössä.
MDI saadaan fosgenoimalla vastaavia difenyylimetaanidiamiinia. MDI:n isomeerinen suhde määräytyy difenyylimetaanidiamiinien isomeerisen koostumuksen perusteella. Tislaamalla saatu seos saadaan raakaa MDI:tä (oligomeeristen polyisosyanaattien seos) sekä MDI-isomeerien seosta, jossa on alhainen 2,4'-isomeeripitoisuus. Lisäpuhdistus on MDI-isomeerien seoksen fraktiointi. [neljä]
Teollisia menetelmiä MDI:n valmistamiseksi ovat:
1. 4,4'-diaminodifenyylimetaanin synteesi:
2. 4,4'-diaminodifenyylimetaanin fosgenointi:
Reaktio (1) suoritetaan moolisuhteessa aniliini:CH20, joka on yhtä suuri kuin (1,5-6):1, ja aniliini:HCl, joka on 1:1. Suurella ylimäärällä aniliinia reaktiossa (1) saadaan 4,4'-diaminodifenyylimetaania (joka voi sisältää 2,4'- ja 2,2'-isomeerien epäpuhtauksia); analiinin:CH2O-moolisuhteen pienentyessä muodostuu myös lisäkondensaatiotuotteiden seos - niin kutsuttu polymetyleenipolyfeniamiini, jonka polymerointiaste on n = 0-2, ja CH2-ryhmät sitovat bentseenirenkaita.
Reaktion (2) fosgenointi suoritetaan yleensä klooribentseeniväliaineessa, yhdessä paineistetussa reaktorissa tai useimmiten paineettomassa reaktorikaskadissa, jossa 0–30 °C:ssa suoritetaan ensin ”kylmä” ja sitten ” kuuma” fosgenointi 70–125 °C:ssa. Saatu HCl otetaan talteen veteen (ja saadaan 30-36 % suolahappoa) tai käytetään hydroklooraukseen. 4,4'-diaminodifenyylimetaanista MDI saadaan polymetyleenipolyfenyyliamiinista - polymetyleenipolyfenyyli-isosyanaatista (polyisosyanaatista), joka on isosyanaattien seos (öljyinen, tummanruskea neste, joka sisältää yleensä 50-55 % MDI:tä). Usein saadaan kaksi kaupallista tuotetta: osia MDI:tä tislataan pois seoksesta fosgenoinnin jälkeen tyhjössä, jolloin tislausjäännökseen jää halutun koostumuksen omaavaa polyisosyanaattia. Puhtaimmasta MDI:stä (˃98%) saadaan elastista polyuretaanikuitua, 90-95% MDI:stä - muovattuja uretaanielastomeeriä, kuituja, puolijäykkiä polyuretaanivaahtoja, sitä käytetään myös kankaiden ja nahan käsittelyyn. Polyisosyanaattia (tuotetaan 80 % sen ja MDI:n kokonaistuotannosta) käytetään pääasiassa jäykkien polyuretaanivaahtojen, liimojen valmistukseen, toimii sideaineena lastulevyjen valmistuksessa [5] . Yksityiskohtaiset katsaukset tyypillisistä tuotantoprosesseista löytyvät Twitchett HJ:n ja Ulrich H:n teoksista. [6] Yllä olevan tekniikan mukaan MILLIONAT MR-200 isosyanaattia valmistaa ja toimittaa kotimarkkinoille Nippon Polyurethane Industry (Japani), joka sen koostumus on 40 % 4,4'-difenyylimetaanidi-isosyanaattia ja 60 % - polymetyleenipolyfenyyli-isosyanaattia [7] . MDI:n kokonaispitoisuus tässä tuotteessa on jopa 70 %, loput enintään 30 % kolmea ja tetra-isosyanaattia - MDI-homologia. TN VED:n mukaisen tavaraluokituksen mukaan isosyanaatit kuuluvat nimikkeeseen 2929: ”Tähän kemiallisten tuotteiden ryhmään kuuluvat mono- ja polyfunktionaaliset isosyanaatit. Isosyanaatit, joilla on kaksi tai useampia funktionaalisia ominaisuuksia, kuten metyleenidifenyyli-isosyanaatti (MDI).
Isosyanaattiryhmien sijainti vaikuttaa niiden reaktiivisuuteen. 4,4'-MDI:ssä nämä kaksi isosyanaattiryhmää ovat samanarvoisia, mutta 2,4'-MDI:ssä niillä on erilainen reaktiivisuus. Ryhmä asemassa 4 on noin neljä kertaa reaktiivisempi kuin asemassa 2 oleva ryhmä. [8]
MDI, joka on elektrofiili , reagoi nukleofiilisten aineiden, kuten veden, alkoholien, happojen, amiinien jne. kanssa.
MDI:n pääasiallinen käyttökohde on jäykkien polyuretaanivaahtojen valmistus . MDI on järjestelmän "komponentti B", jossa se reagoi "komponentin A" kanssa muodostaen polyuretaania. Saadun polymeerin vaahdottamiseksi käytetään erilaisia matalalla kiehuvia aineita, esimerkiksi freonia tai pentaania . Tuloksena saaduilla jäykillä vaahdoilla - polyuretaanivaahdoilla (PPU, PUR) ja polyisosyanuraateilla (PIR) on korkeat lämmöneristysominaisuudet , jotka määrittävät sen pääsovelluksen: rakennusten lämmöneristys ( sandwich-paneelit , koristepaneelit, suihkutettu eristys, polyuretaanivaahto ), jäähdytyslaitteet, putki eristys ja muut
MDI:tä käytetään myös rakennusliimamateriaaleihin (tiivisteet, liimat jne.)
Maailmanlaajuisesti kulutettujen polyuretaanituotteiden määrä kasvaa edelleen nopeasti. Samaan aikaan isosyanaattien kysyntä kasvaa - avainraaka-aine polyuretaanien valmistukseen puhdas MDI, MDI-monomeerien seos (di, tri, tetraisosyanaatti), polymeerinen MDI (polymetyleenipolyfenyleenipolyisosyanaatti - seoksen tekninen nimi polyisosyanaateista), käytetään sekä elastisten että jäykkien polyuretaanivaahtojen, polyisosyanuraattien , vahvistettujen vaahtojen, pinnoitteiden ja elastomeerien valmistukseen.
Isosyanaatit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät yhden tai useamman isosyanaattiryhmän liittyneenä orgaaniseen radikaaliin. Molekyylissä olevien NCO-ryhmien lukumäärästä riippuen erotetaan mono-, di-, tri- ja polyisosyanaatit. [9]
MDI on vähiten vaarallinen yleisesti saatavilla olevista isosyanaateista, mutta se ei ole turvallinen. [10] Erittäin alhainen höyrynpaine vähentää sen vaaraa käsittelyn aikana verrattuna muihin emäksisiin isosyanaatteihin ( TDI , GDI ). Kuitenkin, kuten muut isosyanaatit, se on allergeeni ja herkistävä aine. Jotkut ihmiset voivat kehittää herkkyyttä isosyanaateille jopa erittäin pienille pitoisuuksille altistuessaan, mistä voi olla vaarallisia seurauksia, kuten astmaattisia reaktioita. MDI:n käsittely edellyttää tiukkaa teknistä valvontaa ja henkilökohtaisia suojavarusteita. Muihin orgaanisiin isosyanaatteihin verrattuna MDI:llä on suhteellisen alhainen myrkyllisyys ihmisille.